JP5832926B2

JP5832926B2 - 旋回式クレーン用免震装置

Info

Publication number: JP5832926B2
Application number: JP2012031803A
Authority: JP
Inventors: 圭輔笹島; 一隆加藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Technology Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Technology Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP2013166636A

Description

本発明は、旋回式クレーンについて振動による脱輪などを防止する旋回式クレーン用免震装置に関する。

旋回式クレーンとして、例えば、特許文献１には、原子炉プラントの原子炉格納容器内に設けられた旋回式天井クレーン（ポーラクレーン）が示されている。この旋回式天井クレーンは、原子炉格納容器内の上部に、円状のレールが設けられ、当該レールの径方向に亘って桁部（ガーダ）が配置されている。桁部は、レールの径方向での対向する位置に、当該レールに沿って走行する車輪が設けられており、これによりレールに沿って旋回走行が可能に設けられている。また、桁部は、レールの径方向に沿って移動可能にトロリが設けられている。トロリは、吊上ワイヤが巻き上げ可能に設けられている。

一方、例えば、特許文献２には、クレーン用免震装置が示されている。このクレーン用免震装置は、クレーン本体と走行装置との間に、両者を定常の位置関係に弾性的に保持するバネ機構と、地震発生に伴い走行装置が横方向に振動する際に、クレーン本体に働く慣性力により元位置に留まろうとするクレーン本体の走行装置に対する相対的な変位を許容しながら両者を連結する可動連結機構と、バネ機構を介して行われるクレーン本体と走行装置との相対変位を抑制するダンパーとが設けられたものである。

特開平１１−８４０５２号公報特開２００４−２１０５４６号公報

上述した特許文献１に記載の旋回式クレーンに対し、特許文献２に記載の免震装置を適用することで、旋回式クレーンに免震性能を備えることが可能である。しかし、特許文献２に記載の免震装置は、平行に移動するクレーンに適用したものであり、平行する２本のレールに２つの走行装置を配置し、各走行装置に対してクレーン本体が同じ方向に相対変位する。このため、特許文献１のように原子炉格納容器内に設けられる旋回式クレーンにあって、円状のレールの径方向での対向位置に配置される各走行装置、に対して桁部が同じ方向に相対変位すると、桁部が原子炉格納容器の内壁や、原子炉格納容器内においてレール周りに配置された構造物などに衝突するおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、走行装置と桁部との相対変位量を抑えることのできる旋回式クレーン用免震装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の旋回式クレーン用免震装置は、円状のレールと、前記レールの径方向での対称位置にそれぞれ設けられ前記レールに沿って走行可能に設けられた各走行装置と、前記レールの径方向に亘って設けられてクレーン装置を有するとともに前記各走行装置に取り付けられる桁部と、を備える旋回式クレーンに適用される免震装置であって、前記走行装置に設けられる第一旋回部、前記桁部に設けられて前記第一旋回部に対して偏心した位置で連結される第二旋回部を有してなり、前記各走行装置と前記桁部とを相対的に水平方向に沿って揺動移動可能に連結する各可動連結機構と、前記各可動連結機構を、前記走行装置と前記桁部との両者が定常の位置関係となるように保持する保持機構と、を備え、前記各可動連結機構間において、一方の第一旋回部と他方の第一旋回部との各旋回中心を結ぶ第一仮想線と、一方の第二旋回部と他方の第二旋回部との各旋回中心を結ぶ第二仮想線とを交差させることを特徴とする。

この旋回式クレーン用免震装置によれば、第一仮想線と第二仮想線とを交差させることで、桁部の並進運動の一部を円状のレールにほぼ沿う回転運動に変換することになり、桁部の水平方向の移動範囲が小さくなる。この結果、走行装置と桁部との相対変位量を抑えることができる。したがって、桁部がレールの周りに配置された構造物などに衝突する事態を防ぐことができる。しかも、桁部の並進運動の一部を円状のレールにほぼ沿う回転運動に変換することで、桁部の運動に伴って走行装置が通常の走行時とほぼ同じ方向であるレールにほぼ沿う方向に移動することになり、走行装置がレールから脱落する事態をより抑制することもできる。

また、本発明の旋回式クレーン用免震装置は、各可動連結機構について、第一旋回部の旋回中心と第二旋回部の旋回中心とを結ぶ連結仮想線を、前記第一仮想線に対して定常時４０度程度に設定することを特徴とする。

この旋回式クレーン用免震装置によれば、並進運動の一部を円状のレールにほぼ沿う回転運動とする変換を効率的に行うことが可能になる。

本発明によれば、走行装置と桁部との相対変位量を抑えることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る旋回式クレーンの平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る旋回式クレーンの側断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る旋回式クレーンの走行装置の側面図である。図４は、図３におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。図５は、図３におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。図６は、図５におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。図７は、図３におけるＶ−Ｖ矢視拡大図である。図８は、図７におけるＶＩ−ＶＩ矢視図である。図９は、本発明の実施形態に係る免震装置の可動連結機構の配置を示す概略平面図である。図１０は、本発明の実施形態に係る免震装置の動作を示す概略平面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る旋回式クレーンの平面図であり、図２は、本実施形態に係る旋回式クレーンの側断面図（図１のＩ−Ｉ断面図）であり、図３は、本実施形態に係る旋回式クレーンの走行装置の側面図であり、図４は、図３におけるＩＩ−ＩＩ矢視図であり、図５は、図３におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図であり、図６は、図５におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図であり、図７は、図３におけるＶ−Ｖ矢視拡大図であり、図８は、図７におけるＶＩ−ＶＩ矢視図であり、図９は、本実施形態に係る免震装置の可動連結機構の配置を示す概略平面図であり、図１０は、本実施形態に係る免震装置の動作を示す概略平面図である。

本実施形態の旋回式クレーン１００は、旋回式天井クレーン（ポーラクレーン）として構成されている。旋回式クレーン１００は、図１に示すように、円状のレール１０１と、レール１０１の径方向での対称位置にそれぞれ設けられ、レール１０１に沿って走行可能に設けられた各走行装置１０２と、レール１０１の径方向に亘って設けられてクレーン装置１０３を有するとともに各走行装置１０２に取り付けられる桁部１０４とを含み構成されている。

レール１０１は、図２に示すように、その中心軸Ｓを鉛直として建屋１０５などの内壁から水平に延在された円盤状の基礎部１０５ａの上に固定されている。

クレーン装置１０３は、図２に示すように、本実施形態では、桁部１０４に対し、レール１０１の径方向に沿って平行に設けられた一対のクレーンレール１０３ａが設けられ、この一対のクレーンレール１０３ａに対してクレーン走行装置１０３ｂを介してスライド移動可能に設けられたクレーン本体１０３ｃを有している。クレーン走行装置１０３ｂについては、走行装置１０２がレール１０１を走行する構成と同様であり、当該構成については後述する。クレーン本体１０３ｃは、先端にフック１０３ｃａなどが取り付けられたワイヤ１０３ｃｂを巻き上げる巻上部１０３ｃｃと、この巻上部１０３ｃｃを駆動する駆動部１０３ｃｄとが搭載されている。なお、図には明示しないが、旋回式クレーン１００は、旋回式天井クレーンに限らず、上述したクレーン装置１０３に代えてブームを有するジブクレーン装置を備えるものであってもよい。

走行装置１０２は、図３に示すように、レール１０１上を走行する各２個の車輪５を備えた４組のトラック４と、隣接する２組のトラック４を軸７で連結した２組の下部イコライザービーム６と、２組の下部イコライザービーム６を軸９で連結した上部イコライザービーム８とを含み構成されている。そして、上部イコライザービーム８と桁部１０４との間に、免震装置１０が装着されている。なお、走行装置１０２は、上記と異なった車輪数で、色々な組合せの形式であってもよい。すなわち、本実施形態においては、各形式の走行装置１０２に対して、当該走行装置１０２の最上位のイコライザービームまたはトラックと、桁部１０４との間を接続するように免震装置１０が装備される。

免震装置１０は、各走行装置１０２と桁部１０４とを相対的に移動可能に連結する可動連結機構１１を有している。この可動連結機構１１は、第一旋回部１２および第二旋回部１３を備える。

第一旋回部１２は、図３、図５および図６に示すように、走行装置１０２の上部イコライザービーム８上に、鉛直方向に沿う中心線Ｃ１を中心として取り付けられた下部リング３１と、この下部リング３１に対し、アクシャル荷重用およびモーメント荷重用の各ベアリング３３，３４、ならびにラジアル荷重用ベアリング３５を介して中心線Ｃ１を中心として相対回転可能に係合した上部リング３２とからなる。

第二旋回部１３は、図３、図５、図７および図８に示すように、第一旋回部１２の上部リング３２上であって中心線Ｃ１の偏心位置に配置される中心線Ｃ２に沿うように設けられた旋回軸受３２ａに、図７および図８に示すごとく、鉛直軸１７が回転可能に支承され、当該鉛直軸１７が桁部１０４側に取り付けられてなる。鉛直軸１７は、荷重支持ブロック１８から下方に延在して旋回軸受３２ａに支承されている。荷重支持ブロック１８は、水平方向に延在する水平軸１６が設けられ、この水平軸１６が、桁部１０４に取り付けられたサドル１０４ａに対して回転可能に枢支されている。

このように、各可動連結機構１１は、走行装置１０２に設けられる第一旋回部１２、および桁部１０４に設けられて第一旋回部１２に対して偏心した位置で連結される第二旋回部１３を有してなり、各走行装置１０２と桁部１０４とを相対的に水平方向に沿って揺動移動可能に連結する。

なお、第二旋回部１３において、旋回軸受３２ａは、第一旋回部１２と同様なベアリングを備え、このベアリングにより荷重支持ブロック１８の鉛直軸１７を回転可能に支持するように構成することもできる。

また、免震装置１０は、図３〜図５に示すように、保持機構２０を有している。保持機構２０は、可動連結機構１１を、走行装置１０２と桁部１０４との両者が定常の位置関係となるように保持するためのものである。

保持機構２０は、第一旋回部１２の径方向に沿うように中心線Ｃ１と交差する方向の水平軸１４が、上部リング３２上に取り付けられたブラケット１５を介して支持されている。水平軸１４は、水平レバー１９を有している。水平レバー１９は、第一旋回部１２の中心線Ｃ１を中心として上部リング３２の旋回にしたがって旋回するとともに、水平軸１４を中心に上下方向に揺動可能に設けられている。この水平レバー１９は、旋回および揺動の先端部に、中心線Ｃ１と交差する軸を中心に回転可能なローラ２４が設けられている。一方、走行装置１０２の上部イコライザービーム８上に、ローラ２４を案内するように中心線Ｃ１を中心として円弧状に形成されたガイドレール２５が設けられている。ガイドレール２５は、その両端から定常位置としてのレール１０１上に向かって下る傾斜面２５ａ（図２参照）が設けられている。ここで、定常位置とは、図１に示すように、桁部１０４が、レール１０１の径方向に対して直線状に配置され、走行装置１０２によって走行するにあたり、走行バランスが最も良い位置である。すなわち、ローラ２４は、常にガイドレール２５の傾斜面２５ａに接触するように構成されている。このため、水平レバー１９は、ローラ２４が傾斜面２５ａの最も下方に傾斜した部分（定常位置）に向かって転動することで、第一旋回部１２の旋回位置を、走行装置１０２と桁部１０４との両者が定常の位置関係となるように復元させる。

保持機構２０において、ローラ２４およびガイドレール２５の構造に代えて、一般に建造物の地震振動を軽減するために使用されているような振動減衰用の積層ゴムを水平レバー１９の先端部下面と上部イコライザービーム８の上面との間に設ける構成を採用することができる。さらに、積層ゴムに代えて水平に配置されたコイルばねを用いることができる。このように、他の任意の構成の復元手段を用いてもよい。積層ゴムの代わりにコイルばねを用いる場合は、水平レバー１９の先端部を走行装置１０２の上面、すなわち上部イコライザービーム８の上面に沿って水平レバー１９を案内するように、水平レバー１９の先端部下面と上部イコライザービーム８の上面との間に減摩案内部材としてのローラまたはすべり支承部材を併用することが好ましい。

また、保持機構２０は、図３および図５に示すように、第一旋回部１２の上部リング３２と上部イコライザービーム８との間に設けられた、補助の駆動式（または非駆動式）の油圧ダンパー２１を有している。油圧ダンパー２１は、上部イコライザービーム８に設けられた駆動ユニット２１ａにより駆動される（図３参照）。

さらに、保持機構２０は、図３および図５に示すように、第一旋回部１２の上部リング３２において、水平レバー１９とは中心線Ｃ１の反対側に制動板２２が設けられるとともに、当該制動板２２に着脱可能のブレーキ２３が設けられており、水平レバー１９の旋回移動を制動するブレーキ手段が構成されている。かかるブレーキ手段は、クレーンの運転中は、制動板２２をブレーキ２３でロックした状態に保持し、クレーン運転休止時にブレーキ２３を解放して免震装置１０を作動可能な状態に維持できる。また、クレーンの運転中でも、図示しない振動検出センサーからの地震検出信号に基づき、ブレーキ２３による制動板２２のロックを解除できるようにしておくことが望ましい。

上述した旋回式クレーン１００は、桁部１０４の荷重が、サドル１０４ａから荷重支持ブロック１８、旋回軸受３２ａ、第一旋回部１２を経て上部イコライザービーム８を含む走行装置１０２に伝達される。

そして、地震振動などによって桁部１０４に作用するアクシャル荷重Ａ、転倒モーメント荷重Ｍ、Ｍ′およびラジアル荷重Ｒの各加振力（図６参照）が、上述した免震装置１０である、各走行装置１０２上の第一旋回部１２および第二旋回部１３で吸収されることになる。

このとき、ラジアル方向に加わる加振力Ｒは、各走行装置１０２の第一旋回部１２から偏心した旋回軸受３２ａを水平レバー１９とともに第一旋回部１２の中心線Ｃ１を中心として回動させるように作用し、この回動力が水平レバー１９と走行装置１０２との間に設けられた保持機構２０により抑制されることで緩衝される。

保持機構２０が、図３〜図５で示す水平レバー１９の先端部に設けたローラ２４と、走行装置１０２上で定常位置へ向かって下る傾斜面２５ａを有するガイドレール２５とで構成されているので、水平レバー１９の旋回時にローラ２４がガイドレール２５の傾斜面２５ａを上り傾斜方向に移動することで移動力が抑制され、クレーンの重力により自動的にガイドレール２５の中間位置に復帰移動する。また、保持機構２０が、積層ゴムで構成される場合、積層ゴム自体のばね要素と、摩擦減衰要素と、粘性減衰要素とで、水平レバー１９の移動力が抑制された後、回動量ゼロ位置へ自動復元される。また、積層ゴムに代えて、コイルばねを用いた場合、コイルばね自体のばね要素で水平レバー１９の移動力が抑制されたのち、回動量ゼロ位置へ自動復元される。

また、地震による衝撃的な水平レバー１９の回動は、補助の油圧ダンパー２１によっても抑制することができ、駆動型の油圧ダンパー２１を使用することで、地震振動に対しアクティブな制振を行なうことが可能になる。さらに、水平レバー１９の旋回移動を制限するブレーキ手段（制動板２２およびブレーキ２３）が設けられることにより、地震に対する制振作用が一層的確に行なわれる。

このような免震装置１０は、図９に示すように、各走行装置１０２の各可動連結機構１１について、一方の第一旋回部１２と他方の第一旋回部１２との各旋回中心（中心線Ｃ１）を結ぶ第一仮想線Ｌ１と、一方の第二旋回部１３と他方の第二旋回部１３との各旋回中心（中心線Ｃ２）を結ぶ第二仮想線Ｌ２とを、各走行装置１０２間で交差させて配置する。第一仮想線Ｌ１と第二仮想線Ｌ２とを交差させる場合、図９に示すように、一方の第二旋回部１３をレール１０１の径外側に配置し、他方の第二旋回部１３をレール１０１の径内側に配置することに限らない。

この免震装置１０によれば、図１０に示すように、第一仮想線Ｌ１と第二仮想線Ｌ２とが交差していると、ラジアル方向に加わる加振力Ｒは、桁部１０４に対して水平方向に加えて円状のレール１０１にほぼ沿う回転方向に作用する。第一仮想線Ｌ１と第二仮想線Ｌ２とが交差していない場合、ラジアル方向に加わる加振力Ｒは、桁部１０４に対して水平方向に加えて第一旋回部１２の中心線Ｃ１を中心とした回転方向に作用し、桁部１０４が第一旋回部１２の中心線Ｃ１と第二旋回部１３の中心線Ｃ２との距離分の範囲で並進移動する。これに対し、第一仮想線Ｌ１と第二仮想線Ｌ２とを交差させることで、一方の第一旋回部１２と一方の第二旋回部１３との連結部分と、他方の第一旋回部１２と他方の第二旋回部１３との連結部分とにより、桁部１０４の並進運動の一部を円状のレール１０１にほぼ沿う回転運動に変換することになり、桁部１０４の水平方向の移動範囲が小さくなる。この結果、走行装置１０２と桁部１０４との相対変位量を抑えることが可能になる。したがって、桁部１０４がレール１０１の周りに配置された構造物などに衝突する事態を防ぐことが可能になる。

しかも、桁部１０４の並進運動の一部を円状のレール１０１にほぼ沿う回転運動に変換することで、桁部１０４の運動に伴って走行装置１０２が通常の走行時とほぼ同じ方向であるレール１０１にほぼ沿う方向に移動することになり、走行装置１０２がレール１０１から脱落する事態をより抑制することも可能になる。

また、本実施形態の免震装置１０は、各可動連結機構１１について、第一旋回部１２の旋回中心（中心線Ｃ１）と第二旋回部１３の旋回中心（中心線Ｃ２）とを結ぶ連結仮想線Ｌ３を、第一仮想線Ｌ１に対して定常時４０度程度の角度に設定することが好ましい。図９において、例えば、Ｌ１（第一旋回部１２の距離）＝４５ｍ、Ｌ３（第一旋回部１２と第二旋回部１３との距離)＝０．５ｍとすると、このときのＬ２の長さは、Ｌ１に対するＬ３の角度を定常時（初期設定時）４０度程度にすることで、そこから±３０度程度の変動において１ｍｍ程度の変動で抑えられ、弾性変形範囲内であり、クレーンに損傷を与えずに追従できるうえで好ましい。このように、Ｌ２の長さ変動が小さくなるように初期位置を設定するには、定常時４００度程度がよい。また、図９に示すように、一方の第二旋回部１３をレール１０１の径外側に配置し、他方の第二旋回部１３をレール１０１の径内側に配置することに限らない。例えば、各第二旋回部１３をレール１０１の径外側に配置したり、各第二旋回部１３をレール１０１の径内側に配置したりしてもよい。

この免震装置１０によれば、並進運動の一部を円状のレール１０１にほぼ沿う回転運動とする変換を効率的に行うことが可能になる。

１０免震装置
１１可動連結機構
１２第一旋回部
１３第二旋回部
２０保持機構
１００旋回式クレーン
１０１レール
１０２走行装置
１０３クレーン装置
１０４桁部
Ｃ１中心線
Ｃ２中心線
Ｌ１第一仮想線
Ｌ２第二仮想線
Ｌ３連結仮想線

Claims

円状のレールと、前記レールの径方向での対称位置にそれぞれ設けられ前記レールに沿って走行可能に設けられた各走行装置と、前記レールの径方向に亘って設けられてクレーン装置を有するとともに前記各走行装置に取り付けられる桁部と、を備える旋回式クレーンに適用される免震装置であって、
前記走行装置に設けられる第一旋回部、前記桁部に設けられて前記第一旋回部に対して偏心した位置で連結される第二旋回部を有してなり、前記各走行装置と前記桁部とを相対的に水平方向に沿って揺動移動可能に連結する各可動連結機構と、
前記各可動連結機構を、前記走行装置と前記桁部との両者が定常の位置関係となるように保持する保持機構と、
を備え、
前記各可動連結機構間において、一方の第一旋回部と他方の第一旋回部との各旋回中心を結ぶ第一仮想線と、一方の第二旋回部と他方の第二旋回部との各旋回中心を結ぶ第二仮想線とを交差させると共に、第一旋回部の旋回中心と第二旋回部の旋回中心とを結ぶ連結仮想線を、前記第一仮想線に対して定常時４０度程度に設定することを特徴とする旋回式クレーン用免震装置。